高效除溼秘訣：揭開真空泵浦的神奇功效與原理！
在前篇《空調系統的隱形敵人：水分的致命影響及高效解決方案》文中提到，要讓空調系統有效去除水分，最好的辦法就是使用高品質的高真空泵浦。現在我們來簡單講解一下真空泵浦的作用和去除水分的原理。
什麼是真空泵浦？
首先，什麼是真空泵浦呢？真空泵浦的主要功能是排除特定空間內的氣體，減少氣體分子的數量，形成一定程度的真空。通常，入口壓力為 0~760 Torr (mmHg) 的真空狀態，而出口壓力通常是大氣壓力，也可以高於或低於大氣壓力。
真空泵浦有兩種主要類型，分為排氣式和儲氣式，而在汽車冷氣或家用空調的維修中，通常使用排氣式真空泵浦。那麼，真空泵浦是如何在排氣的同時去除水分呢？
真空泵浦如何除溼？
真空泵浦是透過降低系統內部壓力的原理，同時也降低水的沸點。所以，系統中的水分可以在常溫下沸騰成蒸汽狀態，然後通過真空泵浦排出系統，徹底去除水分。
在國中物理課本就曾教過，水沸點的高低由壓力的大小決定。水作為液體在揮發的時候會產生蒸氣，當蒸氣的壓力與外界的壓力相等的時候，這個蒸氣壓力就已經達到了一種飽和狀態，這個時候水就會沸騰了，而這個水沸騰的溫度就是水的沸點。當外界的壓力增大時，蒸氣的壓力也會增大，這個時候就需要升高溫度才能使蒸氣壓達到飽和的狀態讓水沸騰，這也表示水的沸點也會提高，因此，在一大氣壓條件下水的沸點是 100°C (212°F)，大氣壓越高，水的沸點越高，反之，大氣壓越低，水的沸點也就越低。
而真空泵浦就是利用這個原理，在降低系統內部壓力的同時，也降低水的沸點，讓封閉系統中的所有水分，可以在常溫下沸騰成蒸汽狀態，並通過真空泵浦排出，無害地從系統中去除。⚠注意：真空泵浦是不會“吸出”液體水分的哦！
接下來的問題是，要降低多少壓力，才能讓水在常溫下沸騰成蒸汽呢？
壓力對水沸點的影響
大氣壓力是什麼？
我們地球上充滿著空氣，而空氣是環繞地球周圍的氣態物質，是由地球引力的吸引將大氣覆蓋在地球表面上形成大氣層，主要成份是 78% 的氮氣、21% 的氧氣和 1% 的稀有氣體混合物組成，而它的厚度大約是從地球上方延伸約 600 英里（965.6 公里）處。
貼近地球表面的地方（圓弧），有一層很薄的淡藍色的東西，那大致就是大氣層的厚度。大氣層雖有幾百公里厚，但和巨大的地球相比是極狹小的範圍
我們知道，任何物體都有重量，空氣也是物體，當然也有重量。如果你拿一平方英寸的空氣柱延伸到地球上方 600 英里（965.6 公里），它在海平面施加在地球上的重量會是 14.7 磅，這就是空氣壓力，或稱為大氣壓力 (atmospheric pressure)，簡稱為氣壓，常以 atm 表示。任何高於大氣壓力的壓力都稱為表壓；以下的壓力稱為真空。
十七世紀義大利科學家托里切利 (Torriceli) 在 1643 年製造了一支管大約一米長的玻璃管，密封管口用水銀裝滿管子，並將管子垂直插入一個裝滿水銀的盆子，於是水銀柱降到大約 29.92 英寸（約 76 公分）高的位置就停止，而留下上面的空間稱之為真空，亦稱為托里切利真空。為了紀念托里切利的貢獻，便將氣壓單位以他的名字「托 (torr)」來命名。
換句話說，當施加（1 大氣壓力）14.7 磅的一平方英寸空氣柱，可以支撐 29.92 英寸高的一平方英寸水銀汞柱 (“Hg)。若用天平的方式進行比較，更容易理解這個概念：當天平的一端放置 29.92 英寸高的一平方英寸水銀汞柱，另一端放置 14.7 磅的重物時，天平會保持平衡。
大氣壓力隨海拔高度遞減
大氣壓力是因為空氣有重量而產生的，以下圖 A、B 兩處的面積皆為 1 平方英寸，那在 A 處所受的大氣壓力，為 A 處上方截面積為一平方英寸的柱體內所含空氣的重量。同理，在 B 處所受的大氣壓力，其大小等於 B 處上方截面積為一平方英寸的柱體內所含空氣的重量。所以，在越高的地方，由於上方空氣越少，因此大氣壓力越小，由此可知，大氣壓力會隨著高度不同而改變。
如上面的說明，我們在海平面的地方 A，以高度 600 英里高的一平方英寸大氣壓力，也就相當於 14.7psi 和/或 29.92"Hg（英寸汞柱）；若是離開海平面，來到高度 2.2 英里（約 3540 公尺）的奇萊山山頂 B，也就少掉了部份大氣，相對的也減掉了部分壓力。換句話說，海拔越高，大氣壓力越低。
大氣壓力越低，水的沸點越低
大部份的人普遍認爲水的沸點就是 100°C (212°F)，水的冰點是 0°C (32°F)，但水的沸點就一定是 100°C (212°F) 嗎？其實不一定，因為大氣壓力控制著水的沸點。舉個例子：當我們在海平面時，大氣壓力為 14.7psi (29.92"Hg)，水會在 100°C (212°F) 的時候沸騰，但在奇萊山山頂時，大氣壓力為 8.32psi (16.9"Hg)，水則會在 84.4°C (184°F) 的時候就沸騰了，這也就是說明了為什麼在高山上食物不容易煮熟的原因。
所以當大氣壓力越低的時候，水的沸點也就越低，以這個結論為基礎的情況下，如果我們能夠在這個封閉的空調系統內，明顯地減少大氣壓力，我們甚至可以在 -67.8°C (-90°F) 的時候就讓水分蒸發（或沸騰）。用下面的溫度壓力對照表，可以說明這個原理。
整理上面所說的理論，應用在我們的空調系統中，採取沸騰 ( 蒸發 ) 的方式來去除水分，有三種方法：
- 把空調系統運到更高的海拔高度，讓那裡的環境溫度可以在現有的壓力下，讓水分充份沸騰。
- 對空調系統充份加熱，讓水分完全沸騰。
- 使用高真空泵浦對空調系統抽真空排氣，降低系統壓力和水沸點，讓水分利用環境溫度自然沸騰。
前面兩個選項是不切實際的。所以，用真空泵浦才是專業維修技師在空調系統維護中不可或缺的工具，能夠以安全、有效的方式去除系統中的水分。
壓力對水沸點的影響是因為大氣壓力的存在。大氣壓力是由地球引力將空氣壓在地球表面上形成的，海拔越高，大氣壓力越低，水的沸點也越低。因此，真空泵浦通過降低系統壓力，同時降低水的沸點，實現了去除水分的效果。
參考資料
- ROBINAIR (2000)。美國 ROBINAIR 空調訓練教材 No. SA2000 (Rev. 4/00)。
- 國科會精密儀器發展中心 (2004)。真空技術與應用。新北市：全華圖書。
- 蘇青森 (2009)。真空技術精華。臺北市：五南圖書。
- 盧素涵 (2016)。2015 年我國真空幫浦分析。經濟部技術處 ITIS 計劃成果。
- 教育部 (2016)。自然與生活科技 2 下。新北市：康軒文教。
